CCT – Paslanmaz çeliklerin ve nikel alaşımlarının kritik aralık korozyon sıcaklığı

CCT (Kritik Aralık Sıcaklığı)Kritik aralık korozyon sıcaklığı (TCT), paslanmaz çeliklerin, dubleks ve süperdubleks çeliklerin ve nikel alaşımlarının belirli test koşulları altında aralık korozyonunun başlamasına karşı direncini değerlendirmek için kullanılan bir parametredir. Bu parametre, özellikle klorür içeren ortamlarda önemlidir, çünkü çukur korozyonuna karşı yüksek dirence sahip bir malzeme bile aralık bölgelerinde lokalize hasar görebilir.
Çatlak korozyonu riski taşıyan tipik alanlar, contaların, rondelaların, tortuların ve kirleticilerin altında, flanş ve bindirme bağlantılarında, cıvata başlarının altında ve çözeltinin çevreyle serbest alışverişini kısıtlayan dar bir alanın oluştuğu her yerdedir.
CCT, bir malzemenin fiziksel bir sabiti veya izin verilen maksimum çalışma sıcaklığı değildir. Belirli bir prosedüre göre yapılan bir testin sonucudur. Bu nedenle, CCT değerlerini karşılaştırırken, test yöntemi, ortam, yüzey hazırlığı ve boşluğu oluşturan elemanın geometrisi ve basıncı her zaman dikkate alınmalıdır.

CCT ne anlama geliyor?

Kritik aralık korozyonu sıcaklığı (CCT), belirli bir test yönteminin koşulları altında, test prosedüründe belirtilen kriterleri karşılayan aralık korozyonunun başlangıcının gözlemlendiği en düşük sıcaklığı tanımlar. Karşılaştırılabilir koşullar altında elde edilen CCT değeri ne kadar yüksekse, malzemenin bu tür korozyonun başlamasına karşı direnci de o kadar büyük olur.
Ancak bu, malzemenin her kurulumda CCT değerinin altında koşulsuz olarak dirençli olduğu anlamına gelmez. Gerçek çalışma koşulları, klorür konsantrasyonu, pH, elektrokimyasal potansiyel, oksijenlenme, kırık geometrisi, akış, tortular, mikroorganizmalar ve maruz kalma süresi açısından laboratuvar koşullarından önemli ölçüde farklılık gösterebilir.

Boşluk neden korozyon riskini artırır?

Paslanmaz çelikler ve birçok nikel alaşımı, korozyon dirençlerini yüzeylerinde oluşan ince bir pasif tabakaya borçludur. Açık bir ortamda, oksijen ve uygun kimyasal koşullar bu tabakanın korunmasını ve yeniden oluşumunu destekler. Dar bir çatlakta ise durum tamamen farklı olabilir.
Çatlağın iç kısmı ile çevresi arasında sınırlı çözelti değişimi, yerel olarak farklı bir ortam yaratır. Süreç ilerledikçe, oksijen tüketimi, klorür iyonu konsantrasyonu ve pH düşüşü meydana gelebilir. Çatlak içindeki koşullar giderek daha agresif hale gelir ve malzemenin pasifliğinin kaybına yol açabilir.
İstikrarlı bir süreç başladıktan sonra, korozyon bir conta veya birikintinin altında yerel olarak gelişebilirken, aynı bileşenin bitişik, serbestçe erişilebilir yüzeyi hasar görmeden kalabilir. Bu nedenle çatlak korozyonu özellikle tehlikelidir; çünkü gelişimi, tesisatın rutin bir incelemesi sırasında uzun süre görünmez kalabilir.

CCT ve CPT arasındaki fark nedir?

CPT (Kritik Çukurlaşma Sıcaklığı) Belirli bir testte çukur korozyonunun başlaması için kritik sıcaklığı tanımlarken, CCT (Kritik Aralık Sıcaklığı) Bu, yapay olarak oluşturulmuş bir çatlakta korozyonun başlamasını ifade eder. Her iki parametre de yerel korozyona işaret eder, ancak tam olarak aynı olayı tanımlamazlar.
Pratikte, aynı malzemenin karşılaştırılabilir bir sistemde test edilmesi durumunda, CCT genellikle CPT'den daha düşüktür. Bunun nedeni, çatlağın, malzemenin serbestçe erişilebilir yüzeyinde bulunanlardan daha agresif yerel koşullar yaratmasıdır.

CCT nasıl belirlenir?

Çukurlaşma ve aralık korozyonuna karşı direncin laboratuvar değerlendirmesinde kullanılan başlıca standartlardan biri ASTM G48'dir . Bu standart, demir(III) klorür içeren yüksek oranda oksitleyici bir klorür ortamı kullanır ve çeşitli ayrı test yöntemlerini içerir.

Mevcut ASTM G48 standardında, kritik çukur korozyon sıcaklığını belirlemek için C ve E yöntemleri, kritik aralık korozyon sıcaklığını belirlemek için ise D ve F yöntemleri kullanılmaktadır. D yöntemi nikel bazlı alaşımların ve krom içeren alaşımların kritik aralık korozyon sıcaklığını belirlemek için, F yöntemi ise paslanmaz çeliklerin kritik aralık korozyon sıcaklığını belirlemek için kullanılmaktadır .

CCT testinde, kontrollü çatlaklar oluşturan elemanlar numune yüzeyine tutturulur. Bu önemlidir çünkü çatlak geometrisi ve sıkıştırma kuvveti, numune yüzeyi ile çatlak oluşturan eleman arasındaki koşulları etkiler. Bu nedenle, farklı prosedürler, sıkıştırma kuvvetleri veya çatlak oluşturan elemanlar kullanılarak elde edilen değerler eleştirel bir şekilde karşılaştırılmamalıdır.

Seçilen paslanmaz çeliklerin ve nikel alaşımlarının CCT değerlerinin karşılaştırılması

Aşağıdaki değerler, malzemeler arasındaki farklılıkların ölçeğini göstermektedir, ancak yalnızca test yöntemiyle birlikte yorumlanmalıdır. Özellikle asitlendirilmiş %6 FeCl₃ çözeltisi ve ASTM G48 prosedürleri ile yapılan testler için iyi belgelenmiş karşılaştırmalı veriler mevcuttur. Aynı kalite için farklı kaynaklar arasındaki farklılıklar, diğer şeylerin yanı sıra, farklı prosedürlerden, yüzey hazırlığından, çatlak oluşumundan ve özel eriyik bileşiminden kaynaklanabilir.

* Bu değerler, çelik grupları arasındaki farklılıkları göstermek amacıyla verilmiştir; belirli bir ürünün garantili özellikleri olarak kabul edilmemelidir. ** Nikel alaşımları için, yayınlanan değerler arasındaki farklılıklar, belirli test prosedürünün etkisini açıkça göstermektedir. Örneğin, Alleima'nın ASTM G48 Yöntem D/Yöntem F için verileri, çatlağı oluşturmak ve basınçlandırmak için kullanılan yönteme bağlı olarak farklı değerler vermiştir.
Bu karşılaştırma çok önemli bir örüntüyü ortaya koyuyor. Yaygın olarak kullanılan 316L çeliği, agresif klorür testlerinde aralık korozyonu başlangıcına karşı nispeten düşük dirence sahiptir. Krom, molibden ve azot içeriği arttıkça bu direnç önemli ölçüde artabilir. 6Mo çelikleri, süperdubleks çelikler ve uygun şekilde seçilmiş nikel alaşımları, lokal korozyona karşı önemli ölçüde daha yüksek dirence sahip malzemeler arasındadır.

CCT'nin genellikle CPT'den daha düşük olmasının nedeni nedir?

CPT ve CCT arasındaki fark, esas olarak çatlak içinde oluşan spesifik kimyasal koşullardan kaynaklanmaktadır. Açık bir yüzeyde, malzeme çevredeki ortamla temas halinde kalırken, çatlak içinde çözelti değişimi sınırlıdır.
Oksijen konsantrasyonu azalabilir, klorür konsantrasyonu artabilir ve yerel ortam asidik hale gelebilir. Sonuç olarak, pasif tabaka, serbest yüzeyde kararlı çukurlaşmayı başlatmak için gereken sıcaklıklardan daha düşük sıcaklıklarda kararlılığını kaybedebilir.
Örneğin, asitlendirilmiş %6 FeCl₃'te elde edilen Haynes verileri, 316L için yaklaşık 15°C'lik bir CPT ve yaklaşık 0°C'lik bir CCT, 254 SMO için sırasıyla yaklaşık 60°C ve 30°C, Alaşım 625 için yaklaşık 100°C ve 40°C ve Alaşım C-276 için yaklaşık 150°C ve 55°C göstermektedir. Bu, çukur korozyonuna karşı çok yüksek direncin otomatik olarak aralık korozyonuna karşı eşit derecede yüksek direnç anlamına gelmediğini göstermektedir.

Boşluk geometrisinin korozyon üzerindeki etkisi

Her çatlak aynı riski taşımaz. Genişliği, derinliği, iç ve dış yüzey alanlarının oranı ve sıvı alışverişinin kısıtlanma derecesi, önemli faktörlerdir.
Pratikte, tehlikeli koşullar şunları içerebilir:

• flanş altı contaları,
• rondelaların ve vida başlarının altında,
• örtüşen bağlantılarda,
• mineral yatakları ve işlenmiş ürünler altında,
• Biyofilm ve biyolojik kirleticiler altında,
• Metal elemanların plastik veya elastomerlerle temas ettiği yerlerde,
• Yeterince temizlenmemiş yapı derzlerinde.

Bu nedenle, bir yapının çatlak korozyonuna karşı direnci yalnızca çelik kalitesine göre değerlendirilemez. Bağlantı tasarımı, işçilik ve yüzey temizliği de aynı derecede önemlidir.

Kimyasal bileşimin CCT üzerindeki etkisi

Krom Pasif tabakanın oluşumu ve stabilitesinden esas olarak sorumludur. Molibden klorürlü ortamlarda yerel korozyona karşı direnci önemli ölçüde artırırken, azot Özellikle dubleks, süperdubleks ve yüksek alaşımlı östenitik çeliklerde son derece önemli bir alaşım katkı maddesidir.
Bu elementlerin yüksek içeriği, 6Mo ve süperdubleks çeliklerin standart 304L ve 316L çeliklere kıyasla önemli ölçüde daha yüksek direncinin nedenlerinden biridir. Bununla birlikte, kimyasal bileşim tek başına tüm hikayeyi anlatmaz. Gerçek direnç ayrıca mikroyapı, intermetalik faz çökelmesi, ısıl işlem, kaynak ve yüzey koşullarından da etkilenir.

CCT ve PREN

PREN (Çukurlaşma Direnci Eşdeğer Numarası), klorür ortamlarında alaşımların lokal korozyona karşı direncini ilk olarak karşılaştırmak için kullanışlı bir araçtır. Paslanmaz çelikler için genellikle aşağıdaki ilişki kullanılır:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

PREN'deki artış genellikle çukurlaşma ve çatlak korozyonuna karşı direncin artmasıyla ilişkilendirilir, ancak CCT doğrudan PREN değerlerinden hesaplanamaz. PREN öncelikle kimyasal bileşime dayanırken, CCT sonuçları ayrıca mikro yapıya, yüzey kalitesine ve ayrıntılı test koşullarına da bağlıdır.
Yüksek alaşımlı nikel malzemeler için, tungsten de dahil olmak üzere diğer elementleri hesaba katmak üzere değiştirilmiş denklemler de kullanılır. Bu nedenle, paslanmaz çeliklerin klasik PREN değerlerini nikel alaşımları için hesaplanan değerlerle karşılaştırırken dikkatli olunmalıdır.

Yüzey ve kaynak işleminin CCT üzerindeki etkisi

Yüzey hazırlığı, çatlak korozyon direnci testinin sonuçlarını önemli ölçüde etkileyebilir. Pürüzlülük, kireçlenme, kaynak renginin bozulması, demir kirliliği ve işleme artıkları, lokal korozyona elverişli alanlar oluşturabilir.
ASTM G48 standardı, yüzey hazırlığının test sonuçlarını önemli ölçüde etkileyebileceğini belirtmektedir. Bu, öğütülmüş veya aşındırılmış laboratuvar numuneleri için elde edilen değerlerin, gerçek bileşenin performansını her zaman doğru bir şekilde yansıtmadığı anlamına gelir.
Kaynak işlemi, malzemenin mikro yapısını ve yüzey tabakasının yerel kimyasal bileşimini de değiştirebilir. Bu durum, özellikle uygunsuz termal döngülemenin faz dengesinde olumsuz değişikliklere veya korozyon direncini azaltan çökelmelerin oluşmasına yol açabileceği dubleks ve süperdubleks çeliklerde önemlidir.
Kaynak işleminden sonra, oksitlerin ve ısı kaynaklı renk değişimlerinin düzgün bir şekilde giderilmesi ve gerektiğinde uygun asitle temizleme ve pasivasyon işlemlerinin yapılması da önemlidir.

CCT ve contalar ve flanş bağlantıları

Flanşlı bağlantılar, çatlak korozyonunun klasik örneklerinden biridir. Metal ile conta arasındaki boşluk, elektroliti hapsedebilir ve çevreyle olan alışverişini sınırlayabilir. Benzer durumlar rondelaların, bağlantı elemanlarının altında ve metal-plastik bağlantılarında da meydana gelebilir.
Bu nedenle, deniz suyu, tuzlu su veya klorür içeren diğer ortamlarda çalışan sistemler tasarlanırken, yalnızca malzemenin kendi direnci değil, yapının geometrisi de dikkate alınmalıdır. Çatlak sayısını sınırlamak, sıvı drenajına izin vermek, tortuları ortadan kaldırmak ve uygun contalar seçmek, daha yüksek kalitede çelik seçmek kadar önemli olabilir.

CCT, bir malzemenin maksimum çalışma sıcaklığını belirler mi?

Değil. CCT, belirli bir laboratuvar testinde belirlenen kritik bir sıcaklıktır ve güvenli çalışma sıcaklığının doğrudan bir sınırı olarak kabul edilmemelidir.
ASTM G48, esas olarak malzemelerin son derece agresif klorür ortamında lokal korozyonun başlamasına karşı direncini karşılaştırmak için tasarlanmış hızlandırılmış bir testtir. Standart, bu testlerin klorür içermeyen ortamlardaki malzeme davranışını veya lokal korozyonun daha fazla yayılma hızını doğrudan belirleyemeyeceğini vurgulamaktadır.
Örneğin, laboratuvar ortamında FeCl₃ çözeltisinde belirli bir CCT değerine sahip bir malzeme, deniz suyunda, seyreltik NaCl çözeltisinde veya gerçek bir proses ortamında tamamen farklı davranabilir. Davranışı, sıcaklık, klorür konsantrasyonu, pH, potansiyel, akış, tortular, kırık geometrisi ve maruz kalma süresi gibi faktörler tarafından eş zamanlı olarak belirlenecektir.

Pratik malzeme seçiminde CCT

Klorürlere maruz kalan ekipman tasarlanırken, diğer malzeme parametreleri ve bilgilerinin yanı sıra CCT'nin de analiz edilmesi önemlidir. Özellikle şunlar büyük önem taşır:

• Malzemenin türü ve gerçek kimyasal bileşimi,
• PREN,
• CPT ve CCT, karşılaştırılabilir bir yöntemle belirlenir.
• klorür konsantrasyonu,
• çalışma sıcaklığı,
• Ortamın pH değeri ve elektrokimyasal potansiyeli,
• Sızdırmazlık elemanlarının, üst üste binen derzlerin ve birikintilerin varlığı,
• yüzey durumu,
• Kaynak teknolojisi ve kaynak sonrası işlemler,
• Çalışma sırasında elemanın temizlenmesi ve incelenmesi imkanı.

Çok sayıda kırık içeren yapılarda, tek başına CPT analizi yeterli olmayabilir. Bu gibi durumlarda, CCT daha zorlu ve pratik açıdan daha uygun bir karşılaştırma parametresi olabilir.

Çatlak korozyonu riskini nasıl azaltabiliriz?

En etkili koruma, yalnızca giderek daha fazla alaşımlı malzeme kullanımına bağlı değildir. Doğru cihaz tasarımı da çok önemlidir. Mümkün olduğunca dar boşluklar ortadan kaldırılmalı, bindirme bağlantıları uygun şekilde kaynaklanmış bağlantılarla değiştirilmeli, sıvı ve tortu birikintilerinden kaçınılmalı ve yüzeyler kolayca temizlenebilir olmalıdır.
Özellikle agresif ortamlarda, süperdupleks çelikler, 6Mo östenitik çelikler veya uygun nikel alaşımları gerekebilir. Bununla birlikte, nihai seçim yalnızca tek bir PREN, CPT veya CCT değerine değil, gerçek çalışma koşullarının analizine dayanmalıdır.
CCT – Kritik Aralık Sıcaklığı – Belirli test koşulları altında belirlenen kritik aralık korozyonu başlangıç ​​sıcaklığıdır. Bu parametre, özellikle klorür ortamlarında çalışan ve contalar, flanşlar, bindirmeler, tortular veya diğer aralık oluşturan alanlar içeren sistemlerde önemlidir.
Çatlak korozyonu direnci (CCT), genellikle çatlak korozyonu direncinden (CPT) daha düşüktür çünkü çatlak içinde, malzemenin serbest yüzeyine kıyasla çok daha agresif bir yerel ortam gelişebilir. Bu nedenle, yüksek çukur korozyonu direnci, aynı derecede yüksek çatlak korozyonu direncini garanti etmez.
Malzemeleri karşılaştırırken, CCT'nin belirlenme yöntemi her zaman doğrulanmalıdır. Farklı yöntemlerden elde edilen değerler doğrudan eşdeğer olarak kabul edilmemeli ve CCT tek başına malzemenin izin verilen maksimum çalışma sıcaklığı olarak yorumlanmamalıdır.

Çelik ve metallerin korozyon türleri

Çelik ve metallerin homojen korozyonu
Paslanmaz çeliklerde çukur korozyonu
Paslanmaz çeliklerde çatlak korozyonu
Paslanmaz çeliğin taneler arası korozyonu
Gerilim korozyonu çatlaması (SCC)
Galvanik korozyon
Aşındırıcı korozyon
Kavitasyon korozyonu
Korozyon yorgunluğu
Sürtünme korozyonu
Mikrobiyolojik korozyon (MIC)
Yüksek sıcaklık korozyonu

Korozyonun çevreye göre sınıflandırılması

Deniz korozyonu – çelik ve metallerin deniz suyunda korozyona uğraması
Korozja atmosferyczna
Toprak korozyonu
Tatlı ve endüstriyel suda korozyon
Klorürlü ortamlarda korozyon
Asidik ortamlarda korozyon
Alkali ortamlarda korozyon
Gazlarda ve egzoz gazlarında korozyon
Atıksu ve kanalizasyon sistemlerinde korozyon
Kimyasal ve petrokimyasal ortamlarda korozyon

İlgili konular

CPT – Paslanmaz çeliklerin ve nikel alaşımlarının kritik çukur korozyon sıcaklığı
PREN – Paslanmaz çelik için çukur korozyon direnci indeksi
CCT – Paslanmaz çeliklerin ve nikel alaşımlarının kritik aralık korozyon sıcaklığı